進(jìn)入新千年，腦科學(xué)研究成為熱點(diǎn)。工欲善其事，必先利其器。若要更好地探索人類(lèi)大腦，就必須有更好的儀器與工具。目前，各國(guó)腦科學(xué)計(jì)劃的一個(gè)核心方向就是打造用于全景式解析腦連接圖譜和功能動(dòng)態(tài)圖譜的研究工具。其中，如何打破尺度壁壘，整合微觀神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動(dòng)與大腦整體的活動(dòng)和個(gè)體行為信息，是領(lǐng)域內(nèi)亟待解決的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

近日，自然雜志子刊 Nature Methods 發(fā)布了來(lái)自于中國(guó)在這方面的研究進(jìn)展。該論文主要展示了《超高時(shí)空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)》的研究成果——新一代高速高分辨微型化雙光子熒光顯微鏡成功研制，并獲取了小鼠在自由行為過(guò)程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動(dòng)清晰、穩(wěn)定的圖像。

該研究成果源自于國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)計(jì)劃局組織的國(guó)家重大科研儀器設(shè)備研制專(zhuān)項(xiàng)，當(dāng)時(shí)共有9個(gè)項(xiàng)目入選。北京大學(xué)程和平院士主導(dǎo)的《超高時(shí)空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)》就是其中之一，當(dāng)時(shí)也獲得了7200萬(wàn)元的經(jīng)費(fèi)支持。

過(guò)去三年，北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所、信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院、動(dòng)態(tài)成像中心、生命科學(xué)學(xué)院、工學(xué)院，聯(lián)合中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院組成跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)，完成了這一研發(fā)工作。團(tuán)隊(duì)成功研制新一代高速高分辨微型化雙光子熒光顯微鏡，并獲取了小鼠在自由行為過(guò)程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動(dòng)清晰、穩(wěn)定的圖像。研究論文2016年12月提交，2017年5月29日正式在自然雜志子刊 Nature Methods 發(fā)布。

根據(jù)官方提供的信息，產(chǎn)品相比單光子激發(fā)，雙光子激發(fā)具有良好的光學(xué)斷層、更深的生物組織穿透等優(yōu)勢(shì)，其橫向分辨率達(dá)到 0.65μm，成像質(zhì)量可達(dá)商品化大型臺(tái)式雙光子熒光顯微鏡水平，并優(yōu)于美國(guó)所研發(fā)的微型化寬場(chǎng)顯微鏡。該顯微鏡采用雙軸對(duì)稱(chēng)高速微機(jī)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)鏡掃描技術(shù)，成像幀頻已達(dá)40Hz（256*256像素），同時(shí)具備多區(qū)域隨機(jī)掃描和每秒1萬(wàn)線(xiàn)的線(xiàn)掃描能力。